钢管桩与大管桩在相似地质条件下的应用

钢管桩与大管桩在相似地质条件下的应用

[摘要]桩基础是工业与民用建筑工程一种常用的基础形式，是深基础的一种，按材料可分为钢筋混凝土桩、钢桩、木桩等。选择合理的桩基础形式，对于保证结构的安全、节约投资、降低造价起着举足轻重的作用。钢管桩、大管桩因其优越的性能在港口水工建筑物中得到广泛使用。本文结合某十万吨级集装箱码头桩基情况，对钢管桩、大管桩在相近地质条件下的使用进行比较分析。

[关键字]钢管桩大管桩相似地质

1工程概况

某十万吨级集装箱码头，码头总长479.84m，结构为高桩梁板式。该码头共分7个结构段，其中第1～3段为钢管桩结构，共193根（含40根前期预留桩）；第4～7段为高性能预应力混凝土大管桩（以下简称大管桩）结构，共256根。本工程合同开工日期为2003年12月18日，合同竣工日期为2004年12月28日。因码头工程桩基的设计变更等原因，全部工程于2005年3月31日完工。

2地质条件

该泊位地质条件较复杂，经基槽挖泥回填砂后从上至下依次为：回填振冲砂、细砂、粗砂、淤泥质粘土、粉质粘土、砾砂、砂质粘土、花岗岩全风化、花岗岩强风化、花岗岩中风化、花岗岩微风化共11层，结构中存在软弱夹层粉质、砂质粘土层，砾砂层较厚且分布不均，最厚达13.5米，贯入击数达52击，持力层分布不均。

本工程桩基设计为端承磨擦桩，设计桩尖标高持力层处于强风化花岗岩、N≥100击深度以下。代表性地质剖面图见图1。

3码头桩基结构与布置形式

本码头桩基采用钢管桩和大管桩两种形式。第一结构段桩基为钢管桩，桩径有Ф1000mm、Ф1100mm、Ф1200mm三种，每排架设8根基桩，其中6根直桩，1对叉桩，前后轨下双直桩。

第四～七结构段桩基为预应力砼大管桩，桩径有Ф1200mm、Ф1400mm两种，每排架设8根基桩，为全直桩，前后轨下为双桩。

4设计停锤标准及桩基设计承载能力

4.1钢管桩沉桩停锤标准

本工程以贯入度控制为主，标高作校核，采用D—125锤二档能量进行连续

沉桩，最后一阵100㎜的平均贯入击数不大于4㎜/击时，可以停锤；如果桩顶标高超过设计标高2m，且锤击数小于1500锤，则要求最后一阵的平均贯入击数不大于3㎜/击。

4.2砼大管桩沉桩停锤标准

沉桩以贯入度控制为主，标高控制为辅。

（1）Ф1200大管桩沉桩控制标准：采用D-125锤一档能量进行连续沉桩，最后一阵100mm的平均贯入击数不大于4mm/击时，可以停锤；如果桩顶标高超过设计标高3m，且锤击总数小于1500锤，则要求最后一阵的平均贯入击数不大于3mm/击。

（2）Ф1400大管桩沉桩控制标准：采用D-125锤二档能量进行连续沉桩，最后一阵100mm的平均贯入击数不大于4mm/击时，可以停锤；如果桩顶标高超过设计标高3m，且锤击总数小于1500锤，则要求最后一阵的平均贯入击数不大于3mm/击。

4.3设计承载能力

单桩设计极限承载力为：钢管桩Ф1000单桩承载力须大于8000kN、Ф1100单桩承载力须大于9500kN、Ф1200单桩承载力须大于10000kN；大管桩Ф1200单桩承载力须大于8000kN、Ф1400单桩承载力须大于10000kN。

5沉桩效率比较

钢管桩施工有效施工为30天，按153根桩30天沉完计算，有效施工日效率为5.1根/天。大管桩沉桩参考邻近4个泊位同桩型1606根大管桩平均有效施工日效率约为3.34根/天。钢管桩施工效率明显高于大管桩。

6锤击数比较

由沉桩资料分析显示：（1）钢管桩锤击数略少于大管桩。193根钢管桩平均锤击数为1778击，256根大管桩平均锤击数为1861击。（2）钢管桩锤击数分布收敛快于大管桩。钢管桩最大锤击数为2881击，最小锤击数为743击；大管桩最大锤击数为3626击，最小锤击数为619击，大管桩沉桩锤击数分布的离散性大于钢管桩。（3）钢管桩、大管桩锤击分布共性：锤击数在1000到2500之间的钢管桩、大管桩占总数的85%以上，且锤击数为1500锤左右的桩所占比例最大。约90%的钢管桩、大管桩在2500锤以下都达到停锤标准。

7入土深度及有效桩长比较

根据沉桩资料分析显示：（1）钢管桩入土深度和有效桩长明显大于大管桩。根据沉桩资料显示：钢管桩平均实际桩长为48.42米，平均入土深度为28.21米；

大管桩平均实际桩长为40.80米，平均入土深度为19.36米。（2）钢管桩、大管桩有效桩长呈正态分布。

8收锤贯入度比较

90%的钢管桩、近80%的大管桩都可按贯入度标准达到停锤标准。钢管桩收锤贯入度集中在1～2mm，此区间比例高达84%；大管桩的收锤贯入度相对较为分散。钢管桩平均收锤贯入度为 2.9mm，大管桩平均收锤贯入度为 3.4mm，钢管桩收锤贯入度小于大管桩。

9承载能力及桩身完好性比较

本工程共进行钢管桩大应变检测7根，试验结果如下。

（1）直径1000mm的桩、直径1100mm的桩、直径1200mm桩的承载力，都超过了设计极限承载能力要求。

（2）对两根1200mm桩进行了复打试验，经过6天和17天，桩承载力的恢复系数分别为1.24和1.20，桩承载力达到了设计承载能力要求。

（3）由于钢管桩有良好的弹性，各桩均有很好的完整性，均属于Ⅰ类合格桩。

（4）钢管桩桩端阻力占总承载能力的39.38%，侧摩阻力占总承载能力的60.62%。（5）钢管桩内混凝土小应变检测193根，其中Ⅰ类桩191根，占98.96%，Ⅱ类桩2根，占1.04%。

本工程工进行大管桩大应变检测17根，试验结果如下。

（1）直径1400mm桩的初打、复打都达到了设计极限承载能力要求。

（2）直径1200mm的桩只试了一根，达到了设计承载能力要求。桩的承载力随着时间的延长而会有所恢复，共对3根桩同时进行了初复打对比试验，平均承载力恢复系数为1.27，略大于钢管桩。

（3）各桩均有很好的完整性，均属于Ⅰ类合格桩。

（4）大管桩桩端阻力占总承载能力的52.22%，侧摩阻力占总承载能力的47.78%。

（5）大管桩内混凝土小应变检测42根，其中Ⅰ类桩41根，占97.62%，Ⅱ类桩1根，占2.38%。

10正位率比较